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機(jī)器視覺系統(tǒng)搭建白皮書(二)工業(yè)相機(jī)的分辨率和感光芯片

發(fā)布時(shí)間:2021-11-05

                                                                                                               分辨率和感光芯片
    某個(gè)應(yīng)用需要什么相機(jī)?這個(gè)問題的答案可以引申出相機(jī)需要的分辨率和感光芯片大小這兩個(gè)概念。
什么是分辨率呢?在傳統(tǒng)攝影中,分辨率指的是可以在圖像內(nèi)分辨出的兩個(gè)點(diǎn)或線之間的實(shí)際最小距離。但是在討論數(shù)字相機(jī)時(shí),我們經(jīng)常會(huì)說(shuō)相機(jī)的分辨率為 2 百萬(wàn)像素等等。不過(guò),這僅僅是指感光芯片上的像素?cái)?shù),而不是分辨率。實(shí)際分辨率是由相機(jī)、鏡頭以及例如相機(jī)和目標(biāo)物體之間的距離等幾何要素所組成的總體所決定。提高分辨率的確需要增加像素?cái)?shù),兩者息息相關(guān),像素?cái)?shù)表示的是最佳條件下可實(shí)現(xiàn)的最大分辨率。在工業(yè)圖像處理中,我們通常以單個(gè)像素代表的面積大小或被檢測(cè)目標(biāo)物體的尺寸大小來(lái)作為整個(gè)系統(tǒng)的分辨率。這個(gè)面積的大小或者尺寸的大小常被稱之為“像素分辨率”。例如,如果一個(gè)像素表示的是0.1 mm*0.1 mm大的正方形,則可以判斷為該像素分辨率為 0.1 mm。針對(duì)被測(cè)產(chǎn)品的具體檢測(cè)細(xì)節(jié)要求工業(yè)相機(jī)的分辨率像素一定高于該檢測(cè)細(xì)節(jié)的分辨率大小。如果分辨率剛好等于細(xì)節(jié)大小,則細(xì)節(jié)將以一個(gè)像素呈現(xiàn),無(wú)法讓人清楚地識(shí)別到細(xì)節(jié)的結(jié)構(gòu)。像素分辨率是通過(guò)公式的計(jì)算而得出的一個(gè)值,不一定剛好就等于實(shí)際像素的分辨率。相機(jī)前端的光學(xué)元件比如鏡頭所能提供的最大分辨率也是需要考慮的因素。換句話說(shuō),分辨率低的工業(yè)鏡頭將會(huì)工業(yè)使相機(jī)的實(shí)際分辨率比理論分辨率低。
機(jī)器視覺系統(tǒng)2.jpg
    視場(chǎng),即相機(jī)拍攝的圖像實(shí)際覆蓋的面積大小。視場(chǎng)至少應(yīng)該覆蓋目標(biāo)物體。。例如,應(yīng)用中測(cè)量尺寸的誤差范圍為 10 mm,那么分辨率必須顯著高于尺寸公差即每個(gè)像素表示 0.05 mm。如果目標(biāo)物體的大小約為 200 mm,那么所選相機(jī)的感光芯片必須在每個(gè)長(zhǎng)度方向都至少長(zhǎng)達(dá) 200 mm/(0.05 mm/像素)= 4000 個(gè)像素,即 VGA 分辨率。,如果指定的不是尺寸誤差,而是形狀誤差,又或者是多個(gè)目標(biāo)物體要以同一分辨率進(jìn)行同步測(cè)量,那相機(jī)的像素要求將成倍上漲。更高的分辨率或者更大的檢測(cè)范圍,則需要更多的像素?cái)?shù)。要以高分辨率檢測(cè)大面積,可能需要多臺(tái)相機(jī)。在多數(shù)情況下,使用單臺(tái)相機(jī)搭配特殊鏡頭來(lái)滿足苛刻拍攝要求的,還不如使用多個(gè)相機(jī)
搭配標(biāo)準(zhǔn)鏡頭更具經(jīng)濟(jì)效益。用戶可通過(guò)感光芯片尺寸和視場(chǎng)計(jì)算出放大倍數(shù),將其作為之后選擇鏡頭時(shí)的重要考量。如果是拍攝移動(dòng)的目標(biāo)或者片狀物體卷材,線陣相機(jī)通常是的最佳選擇。線陣相機(jī)只能拍攝單條線,即一行像素。如果在相機(jī)下的目標(biāo)物體持續(xù)移動(dòng),拍攝的線將由系統(tǒng)后端的計(jì)算機(jī)硬件拼湊成一張完整的圖像。若目標(biāo)物體移動(dòng)速度快,則相機(jī)的掃描速度必須跟上其速度才能有效成像。線陣相機(jī)通常也用在有特殊搬運(yùn)要求或觸發(fā)環(huán)境下,或需要搭配特殊的圖像采集卡時(shí)。不過(guò),大多數(shù)情況下,GigE 或 USB3 Vision 等具有高性價(jià)比標(biāo)準(zhǔn)接口的面陣相機(jī)已足夠。高速相機(jī)也備有廣泛的分辨率和靈敏度可供選擇,您可使用這些相機(jī)快速處理各種極具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。

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